KR20180096996A - 편광판 일체형 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

편광판 일체형 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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KR20180096996A
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Abstract

본 발명의 편광판 일체형 윈도우 적층체는 윈도우 필름, 및 윈도우 필름의 일면 상에 순차적으로 적층된 점접착층 및 편광판을 포함하며, 점접착층은 특정 수식에 따른 점착력을 가질 수 있다. 윈도우 적층체는 상온 및 고온, 고습환경에서 향상된 밀착력, 내박리성 및 굴곡 특성을 가지며, 플렉시블 디스플레이에 효과적으로 적용될 수 있다.

Description

편광판 일체형 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{WINDOW STACK STRUCTURE INTEGRATED WITH POLARIZING PLATE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 편광판 일체형 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 화상 이미지를 포함하는 정보를 표시할 수 있는 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 상기 표시 장치는 액정 표시(liquid crystal display: LCD) 장치, 유기 발광 표시(organic light emitting display: OLED) 장치, 플라즈마 표시(plasma display panel: PDP) 장치 및 전계 방출 표시(field emission display: FED) device) 장치 등을 포함한다.
상기 표시 장치에 있어서, 예를 들면 LCD 패널 및 OLED 패널과 같은 표시 패널 상부에 외부 환경으로부터 상기 표시 패널을 보호하기 위한 윈도우 기판이 배치될 수 있다. 상기 윈도우 기판은 글래스 재질로 형성되며, 최근 플렉시블 디스플레이가 개발되면서, 상기 윈도우 기판으로서 투명 플라스틱 재질이 활용되고 있다.
또한, 상기 윈도우 기판 및 상기 표시 패널 사이에는 편광판, 터치 스크린 패널과 같은 표시 장치의 추가 부재들이 배치될 수 있다. 상기 편광판에 의해 예를 들면, 상기 표시 패널의 전극 패턴으로부터 반사된 외광이 차단될 수 있다. 또한, 상기 터치 스크린 패널에 의해 사용자의 명령을 화면을 통해 입력할 수 있다.
그러나, 상기 표시 패널 상에 상기 편광판, 터치 스크린 패널, 윈도우 기판 등의 복수의 층들 또는 구조물들이 적층됨에 따라, 플렉시블 특성 향상, 박형화와 같은 최근의 표시 장치에서의 요구 사항들이 충분히 구현되기에 한계가 존재한다. 또한, 상기 복수의 층들 또는 구조물들이 적층됨에 따라, 기계적 강도 및 안정성을 유지하면서 충분한 유연성을 용이하게 확보할 수 없다.
예를 들면, 한국공개특허 제2012-0076026호에는 편광층을 포함하는 터치스크린 패널을 포함하는 투명기판이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2012-0076026호(2012.07.09)
본 발명의 일 과제는 기계적 신뢰성 및 플렉시블 특성이 향상된 편광판 일체형 윈도우 적층체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 기계적 신뢰성 및 플렉시블 특성이 향상된 편광판 일체형 윈도우 적층체를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 윈도우 필름; 및 상기 윈도우 필름의 일면 상에 순차적으로 적층된 점접착층 및 편광판을 포함하며, 하기 수식 1을 만족하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체:
[수식 1]
Ya + Yb > 20
(수식 1 중 Ya는 점접착층의 상온 점착력을 나타내며, Yb는 점점착층의 내습 점착력을 나타내며, Ya는 하기 수식 2로 계산되고, Yb는 하기 수식 3으로 계산되며,
[수식 2]
Ya = 65.3
Figure pat00001
[수식 3]
Yb = 107.8
Figure pat00002
수식 2 및 3 중 a는 상기 편광판의 표면에너지를 나타내며, a'는 상기 윈도우 필름의 표면에너지를 나타내며, b는 상기 점접착층의 표면 에너지를 나타냄).
2. 위 1에 있어서, 상기 a/b로 표시되는 제1 표면에너지 비율이 2 이하이고, a'/b로 표시되는 제2 표면에너지 비율이 3 이하인, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
3. 위 1에 있어서, 상기 윈도우 필름은 폴리이미드를 포함하며, 상기 점접착층은 아크릴계 광학 투명 점접착제(OCA)를 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
4. 위 1에 있어서, 상기 편광판은 제1 보호필름 및 편광자를 포함하며, 상기 편광판의 표면에너지는 상기 제1 보호필름 면에서 측정되는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
5. 위 4에 있어서, 상기 제1 보호필름은 상기 점접착층과 접촉하며, 환형 올레핀계 고분자(COP)를 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
6. 위 5에 있어서, 상기 편광자를 사이에 두고 상기 제1 보호필름과 마주보는 제2 보호필름을 더 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
7. 위 6에 있어서, 상기 제2 보호필름은 COP 필름 또는 위상차 필름을 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
8. 위 1에 있어서, 상기 윈도우 필름, 상기 편광판 또는 상기 점접착층 중 적어도 하나의 표면은 코로나 처리된, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
9. 위 1에 있어서, 상기 점점착층의 저장탄성율은 -20 내지 80℃ 온도 범위에서 0.01 내지 0.5 Mpa인, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
10. 위 1에 있어서, 상기 윈도우 필름의 타면 상에 형성된 하드 코팅층을 더 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
11. 위 1 내지 10중 어느 한 항의, 윈도우 적층체를 포함하는 화상 표시 장치.
12. 위 11에 있어서, 플렉시블 디스플레이 장치인 화상 표시 장치.
본 발명의 윈도우 적층체는 점접착층에 의해 서로 접합된 윈도우 필름 및 편광판을 포함하며, 상기 윈도우 필름, 상기 점착층 및 상기 편광판 각각에서의 표면에너지 조절을 통해 우수한 상온 점착력 및 내습 점착력을 확보할 수 있다.
따라서, 굽힙 또는 접힙 동작에서도 층간 박리, 크랙 등의 불량이 억제된 고신뢰성의 윈도우 적층체가 구현될 수 있다. 또한, 고온, 고습의 가혹 환경에서도 윈도우 적층체의 원하는 기계적 물성이 장시간 유지될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체는 우수한 유연성, 폴딩 특성을 가지므로 플렉시블 디스플레이의 윈도우 또는 커버 부재로 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 표면에너지 계산을 위한 접촉각 측정을 도시한 모식도이다.
도 3 및 도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
본 발명은 실시예들에 따르면, 윈도우 필름, 및 상기 윈도우 필름의 일면 상에 순차적으로 적층된 점접착층 및 편광판을 포함하며, 상기 점접착층은 특정 수식에 따른 점착력을 만족하는 윈도우 적층체가 제공된다. 상기 윈도우 적층체는 상온 및 고온, 고습환경에서 향상된 밀착력, 내박리성 및 굴곡 특성을 가지며, 플렉시블 디스플레이에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 하기에서 본 발명의 바람직한 실시예들을 제시하나, 이들 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
< 윈도우 적층체 >
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 2는 표면에너지 계산을 위한 접촉각 측정을 도시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 윈도우 적층체는 윈도우 필름(100) 상에 순차적으로 적층된 점접착층(120) 및 편광판(150)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 윈도우 적층체는 윈도우 필름(100)과 편광판(150)이 일체로 접합된 편광판 일체형 윈도우 적층체일 수 있다.
윈도우 필름(100)은 예를 들면, LCD 장치, OLED 장치, 터치 스크린 패널(TSP) 등에 적용되어 외부 충격에 대한 내구성, 사용자가 시인할 수 있는 투명성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 또한, 윈도우 필름(100)은 소정의 유연성을 갖는 플라스틱 재질을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 윈도우 적층체가 적용된 표시 장치는 플렉시블 디스플레이로 제공될 수 있다. 윈도우 필름(100)은 플렉시블 특성이 구현된 유리 소재를 포함할 수도 있다.
유연성 강화 측면에서, 윈도우 필름(100)은 폴리이미드를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드를 포함하는 윈도우 필름(100)은 폴리이미드 전구체를 포함하는 조성물을 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 폴리이미드 전구체는 테트라 카르복실산 디안하이드라이드(tetra carboxylic acid dianhydride)와 같은 디무수물(dianhydride) 및 방향족 디아민(diamine)을 포함할 수 있다. 상기 디무수물 및 디아민 화합물이 반응하면 폴리아믹산(polyamic acid: PAA)이 제조되며, 열처리 혹은 적절한 촉매 반응에 의해 폴리아믹산의 아미드(amide)의 질소원자가 카르복실기의 탄소원자를 공격함으로써 이미드화 반응이 진행될 수 있다. 이에 따라, 폴리이미드를 포함하는 윈도우 필름(100)이 제조될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 윈도우 필름(100)의 수분 차단 성능 및 유연성 향상을 고려하여 이미드화율이 조절될 수 있으며, 상기 이미드화율에 따라 윈도우 필름(100)에서의 표면 에너지가 변화할 수 있다. 추가적으로, 폴리이미드 내에 소수성 성분들을 도입할 수 있다. 예를 들어, 플루오로 메틸 성분을 폴리이미드 분자내에 도입하거나, 실리카 입자를 혼합하여 윈도우 필름(100)이 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 소수성 성분의 함량에 따라 윈도우 필름(100)에서의 표면 에너지가 변화할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 윈도우 필름(100)은 일면(100b) 및 타면(100a)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 일면(100b) 및 타면(100a)은 서로 마주보는 표면들일 수 있다. 예를 들면, 일면(100b)은 기재(100)의 하면, 타면(100a)은 기재(100)의 상면에 해당될 수 있다.
타면(100a)은 상기 윈도우 적층체가 화상 표시 장치에 적용되는 경우 윈도우 필름(100)의 노출면 또는 시인면일 수 있다. 예를 들면, 윈도우 필름(100)의 타면(100a) 측으로 사용자에게 화상이 구현되며, 사용자의 명령(예를 들면, 터치를 통해)이 입력될 수 있다. 윈도우 필름(100)의 일면(100b)은 예를 들면 표시 패널과 대향하며, 일면(100b) 상으로 상기 윈도우 적층체의 추가 막들 및/또는 구조물들이 적층될 수 있다.
점접착층(120)은 윈도우 필름(100)의 일면(100b) 상에 형성될 수 있다. 본 출원에 사용되는 용어 "점접착층"은 점착층 및 접착층을 포괄하는 의미로 사용된다. 점접착층(120)은 감압성 점접착제(pressure sensitive adhesive: PSA) 조성물 또는 광학 투명 점접착제(optically clear adhesive: OCA) 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
점접착층(120)은 윈도우 적층체에 굴곡 발생시 박리, 기포 등이 초래되지 않도록 적절한 점착력을 가짐과 동시에, 플렉시블 디스플레이에 적용가능한 점탄성 특성을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 점점착층(120)의 저장탄성율은 약 -20 내지 80℃ 온도 범위에서 약 0.01 내지 0.5 Mpa일 수 있다. 상기의 저장 탄성률 범위 내에서 점접착층(120)에 의해 박리, 들뜸 현상 없이 점접착층(120)의 점착력이 유지될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 점접착층(120)은 아크릴계 또는 실리콘계 OCA 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 아크릴계 OCA 조성물은 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 가교제 및 용제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체는 (메타)아크릴산 에스테르, 알콕시실릴기 함유 단량체, 및 관능성 단량체를 공중합시켜서 제조될 수 있다.
상기 가교제의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 상용되는 것 중 적절히 선택하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 가교제는 폴리이소시아네이트화합물, 에폭시수지, 멜라민수지, 요소수지, 디알데히드류, 메틸올폴리머 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리이소시아네이트화합물이 사용될 수 있다.
상기 용제는 수지 조성물 분야에서 사용되는 통상의 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등의 용매들이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 아크릴계 OCA 조성물은 점접착층(120)의 점착력, 내구성 및 점탄성 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 공지의 각종 첨가제, 예를 들면 가소제, 실란커플링제, 광 안정제 등을 더 포함할 수도 있다.
예를 들면, 점접착층(120)의 표면에너지는 상술한 단량체들의 함량, 가교제의 함량, 공중합체의 가교도 등에 따라 변화 또는 조절될 수 있다. 점접착층(120)은 계면 간의 들뜸, 박리 현상을 초래하지 않으며 가혹환경에서 밀착력을 유지하기 위해 후술하는 범위의 상온 점착력 및 내습 점착력을 만족할 수 있다.
편광판(150)은 점접착층(120)을 통해 윈도우 필름(100)과 접합될 수 있다. 예를 들면, 편광판(150) 상면에 상술한 OCA 조성물을 도포 및 경화하여 점접착층(120)을 형성하고, 점접착층(120)을 윈도우 필름(100)에 부착시킬 수 있다.
편광판(150)은 제1 보호필름(130) 및 편광자(140)의 적층 구조를 포함하며, 제1 보호필름(130)이 점점착층(120)과 부착될 수 있다.
제1 보호 필름(130)은 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 환형 올레핀계 고분자(COP) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 보호 필름(130)은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등을 고려하여 COP 재질 필름일 수 있다.
편광자(140)는 예를 들면, 연신된 폴리비닐알코올(PVA)계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 바람직하게는, 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화하여 얻은 폴리비닐알코올계 수지일 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을 들 수 있다. 또한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈일 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 보호 필름(130)의 점접착층(120)과 접촉하는 표면은 예를 들면, 코로나 처리, 프라이머 처리, 알칼리 처리 등의 표면 처리를 통해 형성된 조도를 포함할 수 있다. 또한, 윈도우 필름(100)의 일면(100b) 및/또는 점접착층(120)의 표면 역시 표면 처리될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 점접착층(120)은 하기의 수식 1을 만족할 수 있다.
[수식 1]
Ya + Yb > 20
수식 1에서 Ya는 점접착층(120)의 상온 점착력을 나타내며, Yb는 점점착층(120)의 내습 점착력을 나타낸다. Ya 및 Yb는 각각 뉴턴(N) 단위로 표시될 수 있으며, 이 경우 점접착층(120)의 상기 상온 점착력 및 내습 점착력의 합은 20N을 초과할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, Ya 및 Yb의 합은 25이상일 수 있다.
Ya 및 Yb는 각각 아래의 수식 2 및 수식 3을 통해 계산될 수 있다.
[수식 2]
Ya = 65.3
Figure pat00003
[수식 3]
Yb = 107.8
Figure pat00004
수식 2 및 수식 3에서, a는 편광판(150)의 표면에너지를 나타낸다. 예를 들면, a는 제1 보호필름(130) 상면에서 측정되는 표면에너지를 나타낸다. a'는 윈도우 필름(100)의 표면에너지를 나타낸다. 예를 들면, a'는 윈도우 필름(100)의 일면(100b)에서 측정되는 표면에너지를 나타낸다. b는 점접착층(120)의 표면에너지를 나타낸다.
상기 표면에너지는 접촉각을 측정하여 실험식을 통해 계산될 수 있다.
도 2를 참조하면, 표면에너지 측정을 위한 대상체의 표면에 액적을 떨어뜨린 후, 대상체와 액적의 접점에서 접선을 도시하여 접촉각(θ)을 측정할 수 있다.
도 2의 "A"에 도시된 바와 같이, 액적이 친수성 또는 높은 젖음성을 갖는 경우, 접촉각이 증가하며 "B"에 도시된 바와 같이 액적이 소수성 또는 낮은 젖음성을 갖는 경우, 접촉각이 감소한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 윈도우 필름(100), 점접착층(120) 및 편광판(150)의 각각의 표면 상에 액적을 떨어뜨린 후 접촉각을 측정하고, 상기 접촉각을 실험식에 대입하여 윈도우 필름(100), 점접착층(120) 및 편광판(150)의 각각의 표면에너지를 계산할 수 있다.
상기 실험식은 예를 들면, Owen-Wendt의 실험식 및 Young의 방정식을 결합하여 얻어지며, 하기의 수식 4로 표시될 수 있다.
[수식 4]
Figure pat00005
수식 4에 있어서,
Figure pat00006
은 액적의 표면 에너지를 나타내며,
Figure pat00007
는 대상체의 전체 표면에너지를 나타낸다. 위첨자 d는 비극성 성분을 나타내며 및 p는 극성 성분을 나타낸다. 대상체의 전체 표면에너지는 하기의 수식 5로 계산될 수 있다.
[수식 5]
Figure pat00008
일부 실시예들에 있어서, 서로 상이한 제1 액적 및 제2 액적을 이용해 접촉각을 측정한 후, 상기 수식 4에 대입 및 연립하여
Figure pat00009
와
Figure pat00010
를 구할 수 있다. 따라서, 대상체의 전체 표면에너지
Figure pat00011
가 계산될 수 있다. 윈도우 필름(100), 점접착층(120) 및 편광판(150)의
Figure pat00012
가 각각 계산되어 상기 수식 2 및 3에서 a', b 및 a의 값으로 활용될 수 있다,
예를 들면, 상기 제1 액적으로서 물을 사용할 수 있으며, 상기 제2 액적으로 디요오드메탄(di-iodomethane)을 사용할 수 있다.
다시 상기 수식 2 및 3을 참조하면, a/b는 제1 표면에너지 비율이며 상온 점착력의 지표로서 활용될 수 있다. a'/b는 제2 표면에너지 비율이며 내습 접착력의 지표로서 활용될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 표면에너지 비율은 약 2 이하일 수 있으며, 상기 제2 표면에너지 비율은 약 3이하일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 윈도우 적층체에 있어서, 점접착층(120)은 상술한 수식들을 만족하며, 상온 조건뿐만 아니라, 고온고습 조건에서 굴곡 또는 접힘 발생시 층간 박리, 크랙, 광학 특성 변형 등의 불량을 초래하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 플렉시블 디스플레이에 적용가능한 고신뢰성, 고내구성의 윈도우 적층체가 구현될 수 있다.
도 3 및 도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 윈도우 적층체는 하드 코팅층(105)을 더 포함할 수도 있다. 하드 코팅층(105)은 윈도우 필름(100)의 타면(100a) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 사용자의 시인측으로 하드 코팅층(105)의 표면이 노출될 수도 있다.
하드 코팅층(105)은 광경화성 화합물, 광개시제 및 용제를 포함하는 하드코팅 조성물을 사용하여 형성되며, 이에 따라 윈도우 필름(100)의 우수한 유연성, 내마모성, 표면 경도를 추가적으로 확보할 수 있다.
상기 광경화성 화합물은, 예를 들면 실록산 계열 화합물, 아크릴레이트 계열 화합물, (메타)아크릴로일기를 또는 비닐기를 갖는 화합물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 실록산 계열 화합물의 예로서 폴리디메틸실록산(PDMS) 계열 화합물을 포함할 수 있다. 상기 실록산 계열 화합물은 글리시딜기와 같은 에폭시기를 함유할 수 있다. 이에 따라, 광 조사에 의해 에폭시 개환을 통한 가교 또는 경화반응이 촉진될 수 있다.
상기 아크릴레이트 계열 화합물의 예로서 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타) 아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 옥시에틸렌기를 포함하는 (메타)아크릴레이트, 에스테르 (메타)아크릴레이트, 에테르 (메타)아크릴레이트, 및 에폭시 (메타)아크릴레이트, 멜라민 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴로일기 또는 비닐기를 갖는 화합물의 예로서 (메타)아크릴산 에스테르, N-비닐 화합물, 비닐-치환 방향족화물, 비닐 에테르 및 비닐 에스테르 등을 들 수 있다.
상기 광개시제는 예를 들면, 가시광선, 자외선, X선 또는 전자선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 이온, 루이스 산 또는 라디칼을 발생시켜 상기 광경화성 화합물의 중합 반응을 개시하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 광 개시제의 예로서 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드늄염이나 방향족 술포늄염과 같은 오늄염, 아세트페논류 화합물, 벤조인류 화합물, 벤조페논류 화합물, 티옥산톤류 화합물 등을 들 수 있다.
상기 용제는 상기 PSA 조성물에서 사용된 것과 실질적으로 동일하거나 유사한 용매를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하드 코팅 조성물은 자외선 흡수제를 더 포함할 수도 있다. 상기 자외선 흡수제는 약 380nm 이하의 자외선 파장을 흡수할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자외선 흡수제는 벤족사지논(benzoxazinone)계 화합물, 트리아진(triazine)계 화합물, 벤조트리아졸(benzotriazole)계 화합물, 또는 벤조페논(benzophenone)계 화합물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 이에 따라, 하드 코팅층(105)에 의해 자외선 투과율이 감소되어 상기 윈도우 적층체의 광학 특성, 가시광선 투과도가 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 윈도우 필름은 비산 방지필름, 지문 방지필름 등과 같은 화상 표시 장치에 적용되는 적어도 1종의 기능층을 더 포함할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 편광판(155)은 제2 보호필름(160)을 더 포함할 수도 있다. 편광판(155)은 제1 보호필름(130)-편광자(140)-제2 보호필름(160)의 적층구조를 가지며, 제2 보호필름(160)은 점접착층(120)과 접촉하는 제1 보호필름(130)과 서로 대향할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 보호필름(160)은 제1 보호필름(130)과 실질적으로 동일하거나 유사한 재질로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 보호필름(160)은 광학 기능층을 포함할 수 있다. 상기 광학 기능층의 예로서 위상차 필름을 들 수 있다. 상기 위상차 필름은 편광자(140)를 통과한 광의 위상을 지연시키는 기능층으로 포함될 수 있다. 상기 위상차 필름의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 경사 연신 수지 필름, 액정 코팅층 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 위상차 필름은 λ/4 필름을 포함할 수 있다. 상기 위상차 필름은 예를 들면, λ/4 필름 및 λ/2 필름이 적층된 다층 구조를 가질 수도 있다.
상기 윈도우 적층체는 터치 센서층(190)을 더 포함할 수도 있다. 터치 센서층(190)은 예를 들면, 윈도우 필름(100)을 통해 입력된 사용자의 터치 신호를 전기적 신호로 변환하기 위한 센싱 전극들(185)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들은 서로 교차하게 배열되는 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들을 포함할 수 있다.
센싱 전극(185)은 예를 들면, 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 물질의 예로서, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 금속와이어 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합되어 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 전극 패턴은 ITO를 포함할 수 있다. 상기 금속 와이어에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은, 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
터치 센서층(190) 내에는 센싱 전극들(185)과 연결되는 주변 배선들이 더 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 터치 센서층(190)은 제2 점접착층(170)을 통해 편광판(155)과 접합될 수 있다. 도 1 및 도 3에서 설명된 점접착층(120)은 도 4에서 제1 점접착층(120)으로 지칭한다.
센싱 전극들(185)은 기재(187) 상에 형성되고, 기재(187) 상에는 센싱 전극들(185)을 덮는 패시베이션 층(180)이 형성될 수 있다.
터치 센서층(190)은 예를 들면, 터치 스크린 패널(TSP) 형태로 윈도우 적층체에 결합될 수 있다. 예를 들면, 터치 센서층(190)은 제2 점접착층(170)을 통해 편광판(155)과 접합될 수 있다.
<화상 표시 장치>
본 발명의 실시예들은, 추가적으로 상술한 윈도우 적층체를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
예를 들면, 상기 윈도우 적층체는 OLED 장치, LCD 장치 등에 포함된 표시 패널과 결합될 수 있다. 상기 표시 패널은 기판 상에 배열된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로 및 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 화소부 또는 발광부를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 예를 들면 폴리이미드와 같은 유연성 수지를 포함하는 베이스 기판을 포함하며, 상기 윈도우 적층체와 결합되어 플렉시블 디스플레이 장치가 구현될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 윈도우 적층체의 윈도우 필름(100) 역시 폴리이미드와 같은 유연성이 강화된 재질을 포함하며, 상술한 물성 또는 수식을 만족하는 점접착층(120)에 의해 향상된 상온 및 내습 점착력이 구현될 수 있다. 따라서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 접힘, 굽힘 등에 의한 스트레스가 인가되더라도 기계적 내구성, 신뢰성이 유지될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
편광판의 보호필름으로서 COP 필름을 사용하였으며, 윈도우 필름으로서 폴리이미드 필름을 사용하였다.
린텍 사의 아크릴계열 OCA조성물을 사용하여 점접착층을 형성하였다. 아크릴레이트 단량체의 종류 및 함량에 있어 상이한 OCA 조성물들로부터 실시예 및 비교예들의 점접착층 샘플들을 제조하였다.
상기 보호필름 및 점접착층들에 대해 물 및 디요오드메탄을 활용해 접촉각을 측정하고, 상술한 수식 4 및 수식 5를 이용해 상기 보호필름 및 점접착층 각각의 전체 표면에너지를 계산하였다. 이후, 수식 2에서 a/b로 표시되는 제1 표면에너지 비율을 계산하고, 이를 통해 점접착층의 상온 점착력을 환산하였다. 접촉각은 KSV Instruments 사의 장비(모델명: CAM 101)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 액적이 적하되는 위치를 바꿔가며 5회 측정후 평균 값을 사용하였다.
상술한 측정 결과는 하기의 표 1에 나타낸다.
대상체 표면에너지(mN/m) 제1 표면에너지 비율
(a/b)		 점접착층
상온 점착력
(Ya)(N)
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
편광판
(COP 필름)		 38.88 0.77 39.65 (a) - -
점접착층 실시예 1 21.36 1.9 23.26 (b) 1.79 13.62
실시예 2 12.36 6.67 19.03 (b) 2.19 10
실시예 3 22.34 7.2 29.54 (b) 1.41 18
비교예 15.83 0.82 16.65 (b) 2.50 6.31
상기 윈도우 필름 및 점접착층들에 대해 물 및 디요오드메탄을 활용해 접촉각을 측정하고, 상술한 수식 4 및 수식 5를 이용해 상기 윈도우 필름 및 점접착층 각각의 전체 표면에너지를 계산하였다. 이후, 수식 3에서 a'/b로 표시되는 제2 표면에너지 비율을 계산하고, 이를 통해 점접착층의 내습 점착력을 환산하였다.
상술한 측정 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
대상체 표면에너지(mN/m) 제2 표면에너지 비율
(a'/b)		 점접착층
내습 점착력
(Yb)(N)
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
윈도우 필름
(폴리이미드 필름)		 33.98 2.74 36.72 (a') - -
점접착층
(b)		 실시예 1 21.36 1.9 23.26 (b) 3.21 16.55
실시예 2 12.36 6.67 19.03 (b) 3.92 12.2
실시예 3 22.34 7.2 29.54 (b) 2.52 33.2
비교예 15.83 0.82 16.65 (b) 4.48 8.54
실험예
상술한 실시예 및 비교예들에 따른 점접착층을 통해 윈도우 필름 및 편광판을 접합하여 윈도우 적층체를 제조하고 아래와 같이 내크랙성 및 밀착성을 평가하였다.
(1) 내크랙성 평가
윈도우 적층체를 1cm X 10cm의 크기로 절단하여 시료를 준비하고, 곡률반경 2mm로, 10만회 굴곡시험을 수행하였다. 이후, 상기 윈도우 적층체에 크랙 발생여부를 육안으로 관찰 평가하였다. 평가 기준은 아래와 같다.
○: 시료 전체적으로 크랙 미관찰
△: 굴곡부에서 부분적으로 크랙 관찰
X: 크랙이 시료 전영역으로 전파됨
(크랙 발생: X, 크랙 미발생: O)
(2) 밀착성 평가
실시예 및 비교예들의 윈도우 적층체의 윈도우 필름 측에 1mm 간격으로 가로, 세로 각각 11개의 직선을 그어 100개의 정사각형을 만든 후, 테이프(CT-24, 일본 니치방사)를 이용하여 3회 박리 테스트를 진행하였다. 100개의 사각형 3세트를 테스트하여 평균치를 기록하였다.
밀착성은 다음과 같이 측정하였다.
i) 밀착성 = n/100
ii) n: 전체 사각형 중 박리되지 않는 사각형 수, 100: 전체 사각형의 개수
하나도 박리되지 않았을 시 100/100으로 기록하였다.
(3) 굴곡 평가
실시예 및 비교예들에 따른 윈도우 적층체에 대해 굴곡 평가 장비(DLDMLH-FS, YUASA SYSTEM사 제품)를 사용하여 평가 표준 IEC-62715에 의한 굴곡 시험을 수행하였다. 구체적으로 60oC, 90% 상대습도 조건에서 상기 윈도우 적층체들에 대해 1만회의 굴곡 시험이 수행되었다. 굴곡 시험 후, 상기 윈도우 적층체들에 박리 및 기포 발생 여부를 아래와 같이 평가하였다.
<평가 기준>
○: 기포, 박리 미발생
△: 점접착제층 또는 보호필름의 부분적 스웰링(swelling) 발생
X: 적층체의 폴딩 부분으로부터 막들의 박리가 명확하게 관찰
평가결과는 하기의 표 3에 나타낸다. 한편, 표 3에서 실시예 및 비교예들의 상온 점착력 및 내습 점착력의 합(Ya+Yb)이 함께 표기되었다.
구분 Ya+Yb (N) 내크랙성 밀착성 굴곡 평가
실시예 1 30.17 ○ 95/100 ○
실시예 2 22.2 ○ 85/100 △
실시예 3 40.2 ○ 100/100 ○
비교예 14.85 X 70/100 X
표 3을 참조하면, 수식 1(Ya+Yb > 20)의 관계를 만족하는 실시예 1 내지 3의 경우 비교예보다 우수한 내크랙성, 밀착성 및 굴곡 특성 결과를 획득하였다.
또한, 제1 표면 에너지 비율(a/b)이 2 이하이고, 제2 표면 에너지 비율(a'/b)이 3 이하인 실시예 3에서 가장 우수한 내크랙성, 밀착성 및 굴곡 특성 결과가 획득되었다.
한편 상술한 비교예의 윈도우 적층체의 보호 필름, 점접착층 및 윈도우 필름 각각의 표면에 코로나 처리를 통한 표면처리를 수행 후, 표면에너지를 측정하였다. 측정 결과는 표 4와 같다. 구체적으로, 전극 사이의 간격 2mm, 8.61kV 전압 및 6 m/min의 처리 속도로 코로나 처리가 수행되었다.
편광판
(COP 필름)		 점접착층 윈도우 필름
(폴리이미드 필름)
표면
에너지
(mN/m)
Figure pat00019
 34.22 19.94 33.47
7.43 4.53 41.11
Figure pat00021
 41.65(a) 24.47(b) 74.58(a')
표 4에 기재된 표면 에너지를 바탕으로 제1 표면에너지 비율 (a/b)은 1.7, 제2 표면에너지 비율(a'/b)은 3.05로 계산되었으며, 이에 따라 상온 점착력(Ya) 및 내습 점착력(Yb)는 각각 12.81 및 16.87로 측정되었다. 따라서, 표면처리를 통해 비교예의 점착력을 수식 1을 만족하도록 향상시킬 수 있었다.
100: 윈도우 필름 105: 하드코팅층
120: 점접착층 130: 제1 보호필름
140: 편광자 150: 편광판
120: 점접착층 170: 제2 점접착층
180: 패시베이션 층 185: 센싱 전극
187: 기재 190: 터치 센서층

Claims (12)

  1. 윈도우 필름; 및
    상기 윈도우 필름의 일면 상에 순차적으로 적층된 점접착층 및 편광판을 포함하며,
    하기 수식 1을 만족하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체:
    [수식 1]
    Ya + Yb > 20
    (수식 1 중 Ya는 점접착층의 상온 점착력을 나타내며, Yb는 점점착층의 내습 점착력을 나타내며, Ya는 하기 수식 2로 계산되고, Yb는 하기 수식 3으로 계산되며,
    [수식 2]
    Ya = 65.3
    Figure pat00022

    [수식 3]
    Yb = 107.8
    Figure pat00023

    수식 2 및 3 중 a는 상기 편광판의 표면에너지를 나타내며, a'는 상기 윈도우 필름의 표면에너지를 나타내며, b는 상기 점접착층의 표면 에너지를 나타냄).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 a/b로 표시되는 제1 표면에너지 비율이 2 이하이고, a'/b로 표시되는 제2 표면에너지 비율이 3 이하인, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 필름은 폴리이미드를 포함하며, 상기 점접착층은 아크릴계 광학 투명 점접착제(OCA)를 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 편광판은 제1 보호필름 및 편광자를 포함하며, 상기 편광판의 표면에너지는 상기 제1 보호필름 면에서 측정되는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 보호필름은 상기 점접착층과 접촉하며, 환형 올레핀계 고분자(COP)를 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 편광자를 사이에 두고 상기 제1 보호필름과 마주보는 제2 보호필름을 더 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 보호필름은 COP 필름 또는 위상차 필름을 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 필름, 상기 편광판 또는 상기 점접착층 중 적어도 하나의 표면은 코로나 처리된, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 점점착층의 저장탄성율은 -20 내지 80℃ 온도 범위에서 0.01 내지 0.5 Mpa인, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 필름의 타면 상에 형성된 하드 코팅층을 더 포함하는, 편광판 일체형 윈도우 적층체.
  11. 청구항 1 내지 10중 어느 한 항의, 편광판 일체형 윈도우 적층체를 포함하는 화상 표시 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 플렉시블 디스플레이 장치인 화상 표시 장치.
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